Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 223 Review Artikel TEKNIK PEMBUATAN KULTUR SEL PRIMER, IMMORTAL CELL LINE DAN STEM CELL Leni Rahmawati, Irma M. Puspitasari Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran Jl. Raya Bandung-Sumedang km 21 Jatinangor 45363 Korespondensi: Leni Rahmawati, Irma M. Puspitasari | [email protected], [email protected] ABSTRAK Dalam dunia medis, sel yang berasal dari jaringan atau organ tertentu dapat digunakan sebagai sarana untuk penelitian ataupun diagnosis suatu penyakit, misalnya pada penyakit yang disebabkan oleh infeksi virus atau bakteri. Sel primer, immortal cell line dan stem cell merupakan jenis sel yang paling banyak digunakan. Teknik pembuatan sel-sel tersebut penting dipelajari untuk memudahkan para peneliti lain melakukan penelitian mendalam secara in vitro mengenai berbagai macam penyakit yang sulit diidentifikasi. Metode yang digunakan dalam artikel ini yaitu dengan cara penelusuran pustaka dari berbagai jurnal melalui Pubmed Electronic Database dan mesin pencari Google. Dari hasil penelusuran pustaka ini diperoleh beberapa cara pembuatan sel yaitu pembuatan sel primer lambung, immortal cell keratinosit dan mesenchymal stem cell. Kata kunci: Sel Primer, Immortal Cell dan Stem Cell. ABSTRACT Cells derived from a particular tissue or organ can be used as a tool for research or diagnosis of a disease, for example, the diseases caused by viral or bacterial infection. Primary cells, immortal cells line and stem cells are the cell type that are most widely used. The technique of making such cells is important to learn to facilitate other researchers conduct in-depth studies in vitro on various diseases which are difficult to identify. The method used in this article is by literature search of various journals through Pubmed Electronic Database and Google search engine. Several procedures how to produce cell culture such as gastric primary cells, keratinocytes immortal cells and mesenchymal stem cells were obtained. Keyword: Primary cell, Immortal Cell and Stem Cell Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 224 pylori merupakan bakteri gram negatif yang PENDAHULUAN Kultur sel merupakan suatu metode prevalensinya hampir 50% dari populasi yang mengacu pada pengangkatan sel dari dunia [5] dan merupakan satu-satunya hewan atau tumbuhan yang kemudian bakteri yang diklasifikasikan sebagai bakteri dikultur dalam suatu lingkungan buatan yang karsinogen tipe 1 oleh WHO [6]. Mekanisme sesuai [1]. Sel tersebut dapat diangkat dari yang menunjukkan bahwa H. pylori dapat jaringan secara langsung dan dipilih secara menginisiasi kanker lambung masih kurang enzimatik, melalui suatu teknik yang berarti dipahami, salah satu penyebabnya adalah sebelum dibudidayakan, atau mungkin juga kurangnya model hewan yang cocok sebagai diambil dari cell line atau cell stain yang hewan uji [7]. Oleh karena itu, dibutuhkan sudah disediakan [1]. Kultur sel sudah sistem sel primer untuk dapat melihat fase dilakukan sejak awal tahun 20-an dan awal terjadinya kanker terebut pada sel digunakan sebagai sarana belajar mengenai epitel lambung yang sehat [7]. Untuk sel hewan secara in vitro [2]. memudahkan dalam penelitian berbagai Dalam dunia medis, sel yang berasal penyakit diperlukan pula sel yang tahan dari jaringan atau organ tertentu dapat lama agar penelitian dengan durasi waktu digunakan sebagai sarana untuk penelitian yang lama tidak mengalami kendala karena ataupun diagnosis suatu penyakit, misalnya sel mengalami kematian atau kerusakan pada pada infeksi virus atau bakteri [2]. Penyakit waktu tertentu, oleh karena itu dibuat pula yang disebabkan oleh paparan virus atau immortal cell line. bakteri dapat menyebabkan terjadinya Selain beberapa hal di atas, baru-baru kanker, salah satu contohnya adalah kanker ini lahir terapi baru dalam bidang jaringan lambung yang disebabkan oleh bakteri yang sering disebut dengan stem cell, terapi Helicobacter ini pylori [3,4]. Helicobacter berkembang dengan cepat dalam Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 225 bidangnya [8] Terapi stem cell telah terbukti membuat kultur sel primer, immortal cell efektif line dan stem cell dari sel hewan atau pun sel secara klinis dan berpotensi menyebabkan hasil pengobatan yang kuat manusia. untuk regenerasi jaringan [9,10]. Oleh METODE karena itu, pengetahuan mengenai cara Metode yang digunakan dalam review membuat sel induk juga sangat dibutuhkan artikel ini yaitu dengan cara penelusuran untuk proses penelitian berbagai macam pustaka dari berbagai jurnal melalui internet penyakit. pada mesin pencari Google dan Pubmed Dalam artikel ini, telah dirangkum Electronic Database dengan kata kunci bagaimana cara membuat kultur sel primer, primary cell culture, stem cell and immortal immortal cell Perkembangan line ilmu dan stem cell. cell line review. pengetahuan dan Kriteria seleksi data (eksklusi dan inklusi) penelitian mengenai cara pembuatan sel memudahkan para peneliti lain untuk Dari beberapa jurnal yang telah diperoleh, dilakukan penyeleksian artikel melakukan penelitian mendalam secara in berdasarkan vitro mengenai berbagai macam penyakit eksklusi yang telah ditentukan. Kriteria yang sulit diidentifikasi jika menggunakan inklusi yang digunakan ialah artikel-artikel kultur dapat yang di dalamnya memuat cara pembuatan disebabkan oleh waktu hidup sel yang hanya sel primer, immortal cel line dan stem cell. sebentar atau pun karena keterbatasan sel Sedangkan untuk kriteria eksklusi yaitu yang akan digunakan. Oleh karena itu, untuk jurnal yang di terbitkan dibawah tahun 2005. lebih memudahkan penelusuran mengenai HASIL DAN PEMBAHASAN cara membuat sel maka dilakukan review 1. Metode Pembuatan Kultur Sel Primer terhadap sel biasa. beberapa Hal jurnal tersebut tentang cara pada kriteria inklusi dan Isolasi Kelenjar Lambung Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 226 Untuk cara membuat sel primer, HBSS sebanyak 8-10 supernatannya primer lambung sebagai contohnya[7]. dengan larutan pengkelat (air suling Pembuatan kultur sel primer lambung ini dengan 5,6 mM Na2HPO4; 8,0 mM dilakukan mengisolasi KH2PO4’ 96,2 mM NaCl; 1,6 mM KCl; kelenjar lambung dari jaringan perut yang 43,4 mM sukrosa; 54,9 mM D-sorbitol; sehat, kemudian ditumbuhkan pada media 0,5 mM DL dithiothreitol, 2 mM EDTA) yang selama 30 menit dengan suhu 37°C pada mengandung cara matrigel dengan [7]. diinkubasi berbagai factor pertumbuhan, regulator shaking perkembangan dan inhibitor apoptosis dipindahkan, untuk menghasilkan sel epitel lambung ditempatkan dalam cawan petri dan yang normal dan tahan lama [7]. diperas dengan lembut menggunakan Pembuatan sel primer lambung platform dan sampai Schlaermann et al.[7] menggunakan sel dengan bersih kali Supernatan fragmen jaringannya slide kaca untuk mengisolasi kelenjar diawali dengan pengambilan sampel dari lambung kelenjar lambug manusia sehat yang diisolasi, disuspensi dalam medium yang berasal dari klinik umum[7]. Komposisi mengandung 10% fetal calf serum (FCS, media mengikuti Biochrom) disimpan dalam tabung dan protokol yang telah diterbitkan oleh dibiarkan mengendap selama 1 menit Clevers laboratory [11-13]. Sampel dari sebelum supernatan yang mengandung kelenjar dicuci dengan Hank’s Buffer sebagian Saline Solution (HBSS) dingin dan lemak dipindahkan ke tabung baru [7]. Setelah serta lima kali dicuci, kelenjar dihitung di yang digunakan jaringan dihilangkan. sekitar 5mm, ikat Sampel lainnya sudah dipotong-potong kemudian dicuci dengan bawah [7]. Kelenjar besar mikroskop yang kelenjar dan sudah terisolasi disentrifugasi selama 5 menit (250 × g) untuk kemudian Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 227 dicuci kembali sebanyak tiga kali dengan pertumbuhan fibroblast manusia (FGF)- Dulbecco yang telah dimodifikasi media 10, 1,25 mM N-asetil-L-sistein, 10 mM Eagle/ F12 (ADF; Infitrogen) [7]. nicotinamide, 10 nM gastrin manusia, 2 Kultur Kelenjar Lambung mM SB202190 (semua Sigma) dan 1 mM Kelenjar lambung dan A83-01 (Calbiochem) [7]. 7,5 mM Y- fragmen lambung yang telah dicampur 27632 (Sigma) ditambahkan selama 3 dengan (faktor hari pertama [7]. Kultur disimpan pada fenol suhu 37°C, 5% CO2 dalam inkubator ice-cold disolasi Matrigel pertumbuhan berkurang, bebas merah; BD Biosciences) dan diunggulkan lembab [7]. pada pra pemanasan 24-well plate dari 300 kelenjar/fragmen per 40 µL Matrigel/well [7]. Matrigel dipolimerisasi selama 15 menit pada suhu 37oC dan dilapis dengan 500 µL media ekspansi hangat (ADF, 50% kondisi media Wnt3A (seperti yang dijelaskan dalam Willert et Gambar 1. Pembuatan kultur spheroid al [14], 25% kendisi media R-spondin1 yang disuplemen dengan 10 mM 4- (2hidroksietil) -1-asam piperazineethanesulfonic, 1% Glutamax, 2% B27, 1% N2, 20 ng/mL faktor pertumbuhan epidermal manusia (EGF) (semua Invitrogen), 150 ng/mL noggin manusia, 150 ng / mL faktor lambung manusia Pemeliharaan dan diferensiasi spheroids Medium kultur ditukar setiap 2-4 hari dan spheroids passaged setiap 10-21 hari pada rasio 1: 8. Untuk passaging, media kultur dipindahkan dan spheroids bersama-sama dengan Matrigel dilarutkan Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 228 dalam ADF dingin. Setelah ditransfer ke dalam media ekspansi dan kultur yang 15 mL tabung Falcon baru, dilakukan disimpan selama 5 hari di bawah kondisi pipetting spheroids dengan kuat (8-10 ini sebelum analisis. Untuk penyimpanan kali) dengan menggunakan pipet Pasteur jangka panjang, spheroids dipanen di [7]. spheroids CryoSFM dingin (1 mL per sumur, disentrifugasi selama 5 menit pada suhu PromoCell), perlahan beku turun pada -80 4°C dengan kecepatan 250×g dan pelet ° C dan ditransfer ke nitrogen cair. Untuk yang dengan pemulihan, spheroids yang dicairkan TrypLE Ekspres Enzim (5 menit; 37 ° C; dengan cepat, dicuci dengan ADF, pellet Invitrogen). TrypLE diinaktivasi dengan dan diresuspensi dalam Matrigel sebelum penambahan ADF dan 10% FCS, sheared penyemaian seperti yang dijelaskan [7]. spheroids dipelet kemudian dicuci dalam Kultur ADF dan disentrifugasi [7]. Supernatan dimensi Selanjutnya, sheared dihasilkan dibuang, pelet diinkubasi disuspensikan dalam Matrigel dingin [7]. Untuk menjadi primer lambung dua Spheroid dengan protokol yang sama seperti yang telah dijelaskan di atas diferensiasi gastroids, Sel sel spheroids digunakan untuk passaging, ditempatkan ditumbuhkan dalam media dua dimensi (ADF, 10% dalam medium ekspansi selama 5 hari. FCS, Diferensiasi diinduksi oleh kultur dalam nicotinamide, 50 ng/mL human EGF, 7,5 media ekspansi Wnt3A-bebas dan RSPO- mM Y-27632 and 1 mM A83-01) dan bebas (media diferensiasi) untuk 5 hari diunggulkan dengan dilapisi kolagen[7]. [7]. dengan Kultur disimpan pada suhu 37°C, CO2 menghambat Notch signaling, 1 mM 5% dalam inkubator lembab [7]. Untuk DBZ mikroskopik, sel yang telah diunggulkan Untuk diferensiasi (Calbiochem) ditambahkan ke 2% B27, 1% N2, 10 mM Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 dislip menggunakan 229 penutup kaca berlapis kolagen [7]. Sebelum dilakukan uji mikroskoik sel dicuci dengan buffer salin, dan disimpan selama satu malam pada suhu 4°C dengan paraformaldehid 3,7%, dicuci tiga kali dengan PBS pada suhu 4°C sampai label berfluoresensi [7]. Pada pembuatan kultur sel primer lambung ini dilakukan kultur tiga dimensi (3D) dan dua dimensi (3D) [7]. Dari proses tersebut pada kultur 3D menunjukkan ciri-ciri morfologi yang khas dari jaringan perut manusia [7]. Ketika spheroid ditransfer ke dalam kultur 2D menyebabkan terjadinya pembentukan kultur planar yang padat [7]. Gambar 2. Hasil transfer spheroid kulur 3D ke dalam kultur 2D 2. Metode Pembuatan Immortal Cell Line Pembuatan immortal cell line dapat dilakukan dengan pendekatan yang berbeda beda, diantaranya adalah melalui proses telomerase reverse transcriptase (TERT), mutase sel cek poin (p53/pRb), dan onkogen serta onkoprotein [15]. Pada penelitian Hammiller et al [16] Pembuatan sel immortal menggunakan sel epidermis atau sel keratinosit yang dilakukan pada medium tinggi kalsium Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 230 (HiCa). Hica merupakan media yang (0,05 mM kalsium) [16]. Pada waktu terbuat yang bersamaan disiapkan keratinosit dari dari Minimum Lonza Bio Esensial Whittaker Medium Eagle tikus dengan genotip campuran, kulit (EMEM), dengan larutan garam yang abdominal ditandai dengan seimbang, asam amino non-esensial, dan identifikasi yang permanen [16]. l-glutamin tanpa kalsium klorida dan Imortalisasi Kultur Primer nomor disuplemen denegan 8% fetal bovine Keratinosit disiapkan pada medium serum, 0,8% Pen Strep dan 60 µM CaCl2 HiCa dengan 6-well plates pada densitas [16]. Pembuatan sel keratinosit primer ini satu tikus/piringan [16]. Sekitar 18 jam merupakan kemudian, pembuatan sel immortal medium dipindahkan, sel melalui cara onkogen [17]. dibilas dengan PBS dan disimpan selama Preparasi dan Kultur Sel Keratinosit 2-3 Primer mengandung 10ng/ml KGF [16]. Setelah hari pada media LoCa yang Kulit tikus yang baru lahir disimpan sekitar satu bulan, keratinosit yang sehat dalam 0,25% tripsin/EDTA pada suhu dalam piringan sesekali diamati dan 4oC dibagi menjadi koloni yang kecil dan [16]. menggunakan Epidermisnya forceps, diangkat media Hica morfologinya menyerupai keratinosit ditambahkan pada epidermis kemudian primer [16]. Kemudian dibilas dengan disentrifugasi [16]. Sel dihitung dan PBS, diinkubasi selama beberapa menit ditempakan pada media HiCa dengan dengan 0,25% tripsin-EDTA sampai sel berat jenis sekitar 2x105 sel/cm2 [16]. terpisah Delapanbelas media selama 3 - 5 menit pada 800 rpm (0,2 G), dipindahkan, piringannya dicuci dengan supernatan dibuang, pelet sel disuspensi PBS, dan sel disimpan pada media LoCa dalam media HiCa dengan KGF, dan sel- jam kemudian dari piringan, disentrifugasi Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 231 sel berlapis di piringan tanpa memperluas kutur [16]. Delapan belas jam setelah replating, kultur dicuci dengan PBS dan diberi nutrisi dengan medium Loca 10ng / ml KGF [16]. Kultur diberi nutrisi dengan media tersebut setiap 2-3 hari sampai menjadi konfluen lagi, dalam beberapa minggu [16]. Sel sel tersebut kemudian diberi perlakuan sama sepeti yang telah dijelaskan di atas, namun kultur dibagi menjadi 1:2 [16]. Dilakukan subkultur dan pengulangan kembali dalam beberapa hari [16]. konsentrasi Setelah KGF beberapa dalam hari, medium dikurangi menjadi 5ng/ml dan kemudian ke 1 ng/ml [16]. Aliquot sel kemudian dibekukan dengan mengikuti protokol pembekuan standar dengan 10% dimetilsulfoksida (DMSO) pada media LoCa di P2-4[16]. Berikut hasil imortalisasi sel keratinosit primer dari kulit tikus. Gambar 3. Karakterisik morfologi sel keratinosit primer hasil imortalisasi 3. Metode Pembuatan Stem Cell Untuk cara membuat stem cell, Nadri et al [18] menggunakan tikus sebagai hewan uji dan sel yang dikulturnya adalah Mesenchymal stem cells (MSCs). Pembuatannya diawali dengan mengisolasi sel dari tikus yang berusia 6-8 minggu [18]. Bagian tulang paha diambil dengan hati-hati, kemudian jaringan lunak yang melekat dibersihkan [18]. Masing-masing tulang diangkat dengan rongeur dan sumsum tulang diambil dengan menggunakan syringe Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 232 dan dibilas dengan Dulbecco Modified sebagai kontrol yang sering disebut Eagle Medium (DMEM) [18]. Sel-sel sebagai sel WFMC [18]. Sebagai kultur sumsum tulang kemudian disaring dengan sel kontrol, WFMCs dikultur dalam 6- saringan mesh nilon 70-mm [18]. Sel-sel well plate dengan densitas 25 sel x106 disimpan pada 6-well plate kultur sel per well dalam DMEM dan media kultur dengan densitas 25 x 106 sel/well dalam diubah setelah 72 jam untuk pertama DMEM yang mengandung 15% fetal kalinya [18]. bovine serum, 2 mm L-glutamine, 100 u/ml penisilin dan 100 u/ml streptomisin[18]. Kultur disimpan pada suhu 37 ºC dalam suasana lembab dengan kandungan CO2 5% [18]. Saat Kultur primer mendekati konfluen, kultur dibuat dalam 0,5 ml dari 0,025% [18]. Tripsin yang mengandung 0,02% EDTA disimpan selama 2 menit pada suhu kamar[18]. Sel-sel yang sudah diangkat pada menit ke 2, dipanen dan dikultur dalam labu berukuran 25cm2[18]. Setelah Gambar 4. Kultur sel Sumsum tulang kultur mencapai 70-80% konfluen, sel-sel tikus. dipanen untuk dilakukan eksperimen Berdasarkan hasil penelusuran pustaka lebih lanjut [18]. Beberapa sel sumsum tulang yang dikultur tanpa SIMPULAN perlakuan dijadikan yang telah dilakukan dapat diketahui cara pembuatan kultur sel primer, immortal cell Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 233 line dan stem cell dari sel hewan ataupun sel 1. Thermo Fisher Scientific: Cell manusia dengan menggunakan media yang Culture Basics Handbook. UK: sama yaitu Modified Eagle Medium (MEM) Gibco;2015: dan menggunakan prosedur yang berbeda. www.lifetechnologies.com/cellcultur UCAPAN TERIMAKASIH ebasics Puji syukur kami panjatkan kepada Allah.SWT karena berkat karunia-Nya review artikel diselesaikan dengan baik. kepada kedua orang tua rahmat ini dan dapat Terimakasih yang selalu mendoakan, dosen mata kuliah metodologi 2. Thorpe TA. History of Plant Tissue Culture. Molecular Biotechnology. 2007;37(2):169-80. 3. Correa P. Bacterial infections as a cause of cancer. J Natl Cancer Inst. 2003;95:E3. penelitian yang telah memberikan ilmu yang 4. Plummer M, Franceschi S, Vignat J, begitu bermanfaat, dan kepada Ibu Irma Forman D, Martel C. Global burden Melyani dosen of gastric cancer attributable to pembimbing yang senantiasa membimbing Helicobacter pylori. Int J Cancer. penulis, memberikan saran serta perbaikan- 2015;136:487–90. Puspitasari selaku perbaikan dalam penulisan review artikel ini. KONFLIK KEPENTINGAN Seluruh penulis menyatakan tidak terdapat potensi konflik kepentingan dengan penelitian, kepenulisan (authorship), dan 5. Parkin DM. The global health burden of infection-associated cancers in the year 2002. Int J Cancer. 2006;118:3030–44. 6. IARC. Schistosomes, liver flukes and atau publikasi artikel ini. Helicobacter pylori. IARC Working DAFTAR PUSTAKA Group on Carcinogenic the Evaluation Risks to of Humans. Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 Lyon, 7–14 234 June 1994. IARC therapy for periodontitis in swine. Monogr Eval Carcinog Risks Hum. Stem Cells. 2010;28(10):1829–1838. 1994;61:1–241. 11. Barker N, Huch M, Kujala P, van de 7. Schlaermann P, Toelle B, Berger H, Schmidt SC, Glanemann Wetering M, Snippert HJ, van Es JH, M, et al. Lgr5(+ve) stem cells drive self- Ordemann J, et al. A novel human renewal in the stomach and build gastric primary cell culture system long-lived gastric units in vitro. Cell for modelling Helicobacter pylori Stem Cell 2010;6:25–36. infection in vitro. Gut. 2016;65:202– 213 12. Sato T, Stange DE, Ferrante M, Vries RG, Van Es JH, Van den Brink S, et 8. Iwata T, Washio K, Yoshida T, al. Long-term expansion of epithelial Ishikawa I, Ando T, Yamato M, et al. organoids from Cell adenoma, adenocarcinoma, sheet application engineering for and its periodontal human Barrett’s regeneration. J Tissue Eng Regen Gastroenterology. Med. 2015;9(4):343–356. 72. colon, and epithelium. 2011;141:1762– 9. Garbern JC, Lee RT. Cardiac stem 13. Stange DE, Koo BK, Huch M, Sibbel cell therapy and the promise of heart G, Lyubimova A, Kujala P, et al. regeneration. Differentiated Troy+ chief cells act Cell Stem Cell. 2013;12(6):689–698. as reserve stem cells to generate all 10. Ding G, Liu Y, Wang W, Wei F, Liu D, Fan periodontal Z, et al. ligament Allogeneic stem cell lineages of the stomach epithelium. Cell. 2013;155:357–68. 14. Willert K, Brown JD, Danenberg E, Duncan AW, Weissman IL, Reya T, Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 Farmaka Volume 4 Nomor 4 Suplemen 1 235 et al. Wnt proteins are lipid-modified and can act as stem cell growth factors. Nature. 2003;423:448–52 15. Masqood MI, Matin MM, Bahramii AR, Ghasroldasht M. Immortality of cell lines: challenges and advantages of establishment. Cell Biology International. 2013. 16. Hammiler BO, El-Baseri TG, Dulgoz AA, Hansen LA. A Methode for the Immortalization of Newborn Mouse Skin Keratinocytes. Front Oncol. 2015;5:177. 17. Balmain A, Yuspa SH. Milestones in skin carcinogenesis: the biology of multi stage carcinogenesis. J Invest Dermatol. 2014;134(e1):E2–7. 18. Nadri S, Soleimani M, Hosseni RH, Massumi M, Atashi A and Izadpanah R. An efficient method for isolation of murine bone marrow mesenchymal stem cells. Int. J. Dev. Biol. 2007;51: 723-729. Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157 236 Printed : 1693–1424 Online : 2089-9157